Lorentz creía que todas las moléculas materiales contienen electrones, y las partículas de rayos catódicos son electrones. La interacción entre el éter y la materia se reduce a la interacción entre el éter y los electrones. Esta teoría explicó con éxito el efecto Zeeman y ganó el Premio Nobel de Física en 1902 junto con Zeeman.
Llenó el vacío entre la teoría clásica del campo electromagnético y la teoría de la relatividad, fue el vínculo entre la física clásica y la física moderna, y fue un líder de la primera generación de físicos teóricos. También derivó las ecuaciones de transformación de la teoría especial de la relatividad de Einstein, ahora conocida como transformación de Lorentz.
La aportación más importante de Lorenz a la física fue su teoría del electrón. Mucho antes de escribir su tesis, estuvo profundamente influenciado por las obras completas de Fresnel. Posteriormente, inspirado por H. von Helmholtz, utilizó la teoría electromagnética de J. C. Maxwell para abordar la reflexión y refracción de la luz en la interfaz del medio como su tesis doctoral. Al final del artículo, mencionó la posibilidad de combinar la teoría magnetoóptica con la teoría molecular de la materia, que fue la raíz de su posterior creación de la teoría electrónica.